[發明專利]氣球輔助懸浮的固定翼飛機

在審

• 申請號: 201710072626.7
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106800091A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 王宇棟;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 王宇棟
• 主分類號: B64C39/00
• 分類號: B64C39/00;B64C39/02;B64B1/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及氣球輔助懸停的飛機，屬于交通運輸、通訊、巡查、監視和娛樂領域。

背景技術

國內外飛機相關技術飛速發展，飛機系統種類繁多、用途廣特點鮮明，致使其在尺寸、質量、航程、航時、飛行高度、飛行速度，任務等多方面都有較大差異。由于飛機的多樣性，出于不同的考慮會有不同的分類方法：按飛行平臺構型分類，飛機可分為固定翼飛機、直升機、浮空飛行器、無人飛艇、傘翼飛機、撲翼飛機等。按用途可分為偵察飛機、誘餌飛機、電子對抗飛機、通信中繼飛機、無人機、靶機、巡查/監視飛機、農用飛機、氣象飛機、勘探飛機以及測繪飛機等。

浮空飛行器是利用輕于空氣的氣體來提供升力的航空器。根據工作原理的不同，浮空器可分為飛艇、系留氣球和熱氣球等。

固定翼飛機（Fixed-wing aeroplane）簡稱定翼機，常被再簡稱為飛機，是指由動力裝置產生前進的推力或拉力，由機身的固定機翼產生升力，在大氣層內飛行的重于空氣的航空器。它是固定翼航空器的一種，也是最常見的一種。飛機按照其使用的發動機類型又可被分為噴氣飛機和螺旋槳飛機。

直升機發動機驅動旋翼提供升力，把直升機舉托在空中，單旋翼直升機的主發動機同時也輸出動力至尾部的小螺旋槳，機載陀螺儀能偵測直升機回轉角度并反饋至尾槳，通過調整小螺旋槳的螺距可以抵消大螺旋槳產生的不同轉速下的反作用力。雙旋翼直升機通常采用旋翼相對反轉的方式來抵消旋翼產生的不平衡升力。

發明內容

現代飛機的的一個主要發展方向是延長高空長航時間，尤其是在無人機領域。

目前的無人機大部分采用電池供能，由于機身體積和起飛重量的限制，電池容量也有限，飛行時間短，懸浮時間短。多軸旋翼飛機的升力通過旋翼高速運動提供，無論高速飛行、低速飛行或者懸停飛行都需要耗費大量能源，低端的玩具多軸旋翼飛機的連續飛行時間低于10分鐘，最高端的民用無人機（大疆悟2 INSPIRE 2）的持續巡航時間也不超過30分鐘，如此低的飛行時間根本無法完成巡查和運輸工作。提高飛行時間需要提高電池容量或者采用內燃機，花費很大，技術難度大；本專利受到飛艇飛行原理啟發，采用彈出浮空氣球（1）提供的空氣浮力支撐飛行器的重量，或者部分采用這種浮力，形成氣球輔助懸浮的固定翼飛行器。可見本專利發明的飛行器在彈出氣球或氣囊（1）后就是一個飛艇，此時固定翼飛機處于氣浮設備的充氣狀態。相對于水面艦艇和擁堵的地面交通來說，飛艇的速度是相當快的，而且飛艇相比速度更快的飛機在執行監視任務時更具有優勢，它可以在目標地域上空懸停很長一段時間，這可使其上搭載的偵察儀器即精確又高效率的探測目標。另外，在低速情況下，飛艇上影像設備可以更容易的探測到小型目標。

但飛艇也有三大缺點：高昂的造價、過低的速度和操控性差。雖然飛艇的使用費用十分的低廉，但其造價卻是個天文數字。飛艇的價格一般依據其外形尺寸的大小而不同，例如一個 40 米長的小型軟式飛艇的價格約為 200 萬美元。如果使用飛艇作為大型運輸工具，就注定了其初期建造數量一定不會很多，最初運載貨物的成本也將急劇增加。如果拋去其造價，現代工程材料和航空電子設備將使現代飛艇要比其半個世紀前的祖先先進了許多，但其速度仍然是個令人頭痛的問題，普通螺旋槳飛機的速度至少是飛艇的 3 倍以上，旋翼直升機的速度是飛艇的2倍。而且飛艇體積龐大，受氣流影響很大，基本上只要有氣流運動，飛艇就失控處于隨波逐流的狀態，無法實現主動操作。本發明采用固定翼飛機執行巡航飛行任務，此時氣浮設備處于收藏狀態，飛機高速飛行，固定翼在空氣中水平運動，根據流體力學的“伯努利原理”，機翼上下表面的壓力差表現為升力。相比旋翼直升機，固定翼飛機具有飛行高度高、監視面積大、能連續獲取信息、無情報“盲區”和操控性好的優點。相比飛艇，氣球輔助懸停的固定飛機擁有大功率水平推進器（3），包括螺旋槳、噴氣發動機、離子發動機，具有更強大的水平推進力，并且固定機翼（4）包含機翼、襟翼、縫翼、副翼、擾流板、方向舵、升降舵、垂直尾翼、水平安定面，為飛機提供了多種操作控制力，因此具有更強的操控性，即使在強氣流中也有一定的操控能力。